课程目标:

• 识别和描述在材料中发现的粘结类型
• 发展一种描述晶体结构及其对称性的语言
• 识别和描述在真实晶体结构中发现的不同类型的缺陷

必备知识和/或技能教科书和/或其他必需材料:

必填文本：B.D. Cullity和S.R. Stock，元素x射线衍射-第三版，Prentice Hall公司，上马鞍河，新泽西州，(2001)。

课程目标:

• 提供对衍射原理和实践的全面介绍。
• 提供实验室方法和报告方面的实际经验。
• 提供一系列用于测定固体结构和组成的常用表征方法的基本描述。

目录描述:

介绍固体从宏观到纳米尺度电子特性的物理原理。一般固体物理学将在技术应用的背景下讲授，包括固体的结构，电子的行为和原子在周期晶格中的振动，以及光与固体的相互作用。重点是半导体和电子和光电子器件的材料物理。

课程先决条件：

物理7A-7B-7C或物理7A-7B和教师的同意。

必备知识和/或技能教科书和/或其他必需材料:

• 介绍物理学（例如，原子，电磁，波力学）和数学（例如，微积分，微分方程，矢量，傅里叶变换，复杂数字）对本课程至关重要。
• 必读文本:S. O. Kasap，“电气工程材料和器件原理”，第3版;
• 推荐文本:C. Kittel，“固体物理入门”，第7或第8版;
• BSpace上也有组织良好的ppt讲义。
  
  

课程目标:

学生将获得以下主题的基本理解：i）基于量子力学和现代乐队理论的固体电导电（运输），II）固体，III的热传导（运输），III的主要性质和纳米结构掺杂剂杂质和缺陷在半导体中的半导体，IV）和v）光固相互作用的原理。

理想的课程结果:

已成功完成本课程的学生将获得理解：

• 理想晶体固体的结构及其缺陷
• 固体中电和热传导的基础知识
• 主要的化学键
• 电子作为粒子和波的行为
• 金属的基本自由电子理论
• 半导体材料的基本特性
• 固体基本能乐乐队理论
• 半导体材料的基本特性
• 本征和非本征半导体中的自由载流子分布
• P-N结和相关太阳能电池和发光二极管的物理学

学生将能够运用数学和概念方法来应用这些知识来解决半导体研发和工业技术中产生的广泛问题。

主题:

固体物理概论，晶体键合，基本量子力学，电导率和热传导，固体能带结构，半导体的内在和外在，半导体中的载流子输运和复合，半导体纳米结构的性质，半导体结，太阳能电池，led，半导体缺陷，光在固体中的传播，吸收和发射。

课程形式:

每周三个小时的讲座加上额外的讨论部分。

课程对满足专业部分的贡献:

本课程以半导体为重点，提供对固体特性的全面基本理解。许多以前修过这门课程的不同院系的学生后来在半导体行业工作，他们反馈说，这门课程为他们的工作提供了良好的背景。本课程教授高科技产业中重要的固体材料(半导体、绝缘体、金属等)的科技知识。

本课程与本科学位课程目标的关系:

本课程是我们MSE本科教育电子材料重点的核心课程。电子材料器件的科学、技术、加工和制造是任何现代MSE本科课程的组成部分。

评估学生在课程目标方面的进步：

学生们准备了13套家庭作业，这些作业将在一周内交完，并将根据完成情况而不是正确性来评分。每个家庭作业的解决方案将在讨论时进行详细讨论。学生必须通过一次期中考试和一次期末考试。

编写本描述的人员:

吴教授Junqiao

目录描述:

腐蚀的电化学理论。机理:主动腐蚀、电偶腐蚀、钝化、局部腐蚀(包括点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀)、电化学还原反应、环境辅助开裂(包括应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、氢辅助开裂、微动腐蚀)。减缓腐蚀的方法(包括阴极保护，涂层，抑制剂，钝化剂)。材料的化学成分和组织对腐蚀行为的影响。测试材料对不同腐蚀模式的敏感性。工程结构腐蚀监测。腐蚀失效案例研究。

课程先决条件：

工程45和工程115

必备知识和/或技能教科书和/或其他必需材料:

读者可以在课程网站上找到

课程目标:

• 提供对与腐蚀现象相关的电化学和材料科学方面的基本理解。
• 提供预测、测量和分析材料腐蚀性能的方法。
• 确定腐蚀的预防和补救措施。

理想的课程结果:

成功的学生会:

• 了解界面电位差的起源，特别是金属/电解质界面。
• 了解电化学反应速率和界面电位降之间的关系。
• 了解各类腐蚀的成因和机理，包括均匀腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、点蚀、晶间腐蚀以及各种环境辅助开裂模式。
• 了解材料的成分和微观结构对其腐蚀性能的影响。
• 了解电解液的成分对金属腐蚀的影响。
• 能够识别在特定环境中具有足够耐腐蚀性的材料。
• 能够提出经济上可行的补救措施，消除或减少腐蚀到可容忍的水平。

主题:

自由能和反应在恒定的温度，压强下发生的判据。电势的定义。离子的水合作用。水和水溶液的结构。金属/水溶液界面结构的研究。界面电位差的存在。化学反应速率(碰撞理论和过渡态理论)。电化学反应速率。用红牛曲线“预测”腐蚀。金属在水溶液中的氧化机理。 Equilibrium Reduction Potential. Reduction reactions during corrosion of metals. Thermodynamic Driving Force for Corrosion. Behavior of Noble Metals. Stability of Anions in Aqueous Solutions. Exchange Current Density. Galvanic coupling. Measurement of kinetics of Red-Ox reactions as a function of potential. Reference electrodes. Mechanism of active corrosion of iron. Effect of specific anions on the corrosion of iron. Formation of solid corrosion products. Construction and use of Pourbaix Diagrams. Corrosion Inhibitors. Corrosion protection by coatings. Passivity. Pitting Corrosion (cardiac pacemaker wires). Crevice corrosion (bone plate for fixation of fracture; hip prosthesis). Influence of microstructure on corrosion (sensitization of stainless steel). Stress corrosion cracking (nuclear power plants; fire sprinkler). Corrosion fatigue (rod for supporting backbone). Hydrogen assisted cracking (steel supports in sea water). Fretting corrosion (smoke detector). Atmospheric corrosion (cable-tv boxes). Corrosion in concrete (Evans Hall). Corrosion of nanostructures (magnetic storage media). Corrosion in non-aqueous electrolytes (Li-ion batteries).

课程形式:

每周三个小时的讲座加上一个小时的讨论。

课程对满足专业部分的贡献:

课程演示了（1）材料的结构和成分，（2）电解质的化学成分和性质，以及（3）材料对各种腐蚀模式的敏感性/耐受性之间的关系。

本课程与本科学位课程目标的关系:

材料科学与工程(MSE)的学生了解材料的加工和材料的结构以及材料的性能之间的关系。本课程强调材料的组成、加工与耐腐蚀性之间的关系。所有的MSE学生需要了解材料对腐蚀的潜在敏感性，以及限制腐蚀的经济可行方法。

评估学生在课程目标方面的进步：

• 两个中期考试
• 八项家庭作业
• 期末考试

编写本描述的人员:

托马斯·戴文教授

教练:职员

目录描述:

介绍固体的介电和磁性的物理原理。介电材料(包括压电、热释电和铁电氧化物)和磁性材料(包括硬铁磁和软铁磁、铁氧体和磁光和电阻材料)的加工-微结构-性能关系，并包括光盘数据存储原理和方法的描述。本课程还涵盖了晶体边界器件(包括压敏电阻器)以及离子导电材料和混合导电材料的特性，这些材料可用于化学传感器、燃料电池和电池等各种设备。

课程先决条件：

• 物理7A-7B- 7c或物理7A-7B和教师的同意
• 推荐使用MSE 111

必备知识和/或技能教科书和/或其他必需材料:

• 必填文本：A.Moulson和J. Herbert，Electroceramcis，Chapman＆Hall，第二版。
• 如有需要，可在网站上提供课堂笔记。

课程目标:

• 引入固体介质和磁性性质的基本原理。
• 讨论直流和交流场中的电介质。
• 熟悉磁盘数据存储原理和技术的学生。

理想的课程结果:

在完成课程后，成功的学生:

• 制定对可极化固体，铁电和磁性的基础知识的理解。
• 能够将其与利用这些特性的设备的功能联系起来。
• 了解如何在设备设计中使用这些属性。
• 熟悉电化学器件的原理和应用，特别是燃料电池和电池。

主题:

• 背景:可极化材料的物理原理综述
• 介电材料与极化:直流和交流电场的影响交流阻抗
• 介质应用:电容器、CMOS和FET器件
• 铁电材料：基本属性和关系，以及应用
• 铁电特性的改变：缺陷化学和均衡
• 晶界设备
• 磁性材料:原理与应用
• 电化学装置原理及燃料电池及蓄电池的应用

课程形式:

每周三个小时的课。

课程对满足专业部分的贡献:

本课程主要帮助学生掌握工程方面的知识。
在一些作业中探讨了设计概念。

本课程与本科学位课程目标的关系:

本课程提供有关众多实用设备功能的物理原则的宝贵信息。

评估学生在课程目标方面的进步：

• 5作业集
• 2期中考试
• 期末考试

编写本描述的人员:

卢特加德·c·德容赫教授

先决条件:

生物工程C105B /机械工程C105B或等效，生物工程102和104，工程45和分子和细胞生物学130推荐。

描述:

本课程旨在让学生有机会扩展与生物医学材料选择和设计相关的知识。生物医学材料的结构-性能关系及其与生物系统的相互作用将被讨论。这些概念的应用包括血液材料相容性、仿生材料、硬和软组织与材料的相互作用、药物传递、组织工程和生物技术。也列为生物工程C118。

课程形式:

每周有三个小时的讲座和一个小时的讨论。

目录描述:

材料的意义。原料发生。科学和工程原则与材料生产和加工有关。生产主要材料的方法。

课程先决条件：

工程或科学专业的高年级学生。本科热力学课程。

必备知识和/或技能教科书和/或其他必需材料:

必读文本:James W. Evans和Lutgard C. De Jonghe，无机材料的生产和加工，TMS, Warrendale, PA, 2002。

课程目标:

• 说明热力学、动力学、过程工程和溶液化学/电化学在材料生产中的应用。
• 概述主要结构金属，半导体级硅，玻璃的生产和初级加工技术，并选择先进。
• 学习材料加工中能源、环境和经济的相互关系。
• 学习如何应用现有的加工原则来加工新材料，以及如何修改现有材料的加工路线，以提高其可持续性和对环境的影响。

理想的课程结果:

• 了解材料的经济和环境意义及其在自然界中的存在。
• 能够从热力学数据计算化学平衡系统的组成;了解活动、活动系数的概念。
• 了解反应的吉布斯自由能如何决定反应发生的程度，如何使用Ellingham和优势图;热力学的局限性。
• 了解反应率如何定义，速率方程以及如何获得，以及反应率如何取决于温度。
• 了解大规模转移在反应中的作用及速率控制步骤的概念。
• 能够对生产材料中使用的单元操作进行分类，进行材料和焓的平衡;了解过程/熔炉如何加热和控制。
• 了解标准电极电位，半电池电位，电池电位，电流，原电池和电解电池中的阳极和阴极。
• 能够运用法拉第定律，计算电流效率并理解其重要性。
• 高温，水性和电化学方法的知识，生产主要结构金属（铁，钢，铝，铜），硅和胶水。
• 理解应用于凝固，宏观聚会，树突凝固，微次定和构成过冷的二进制相图。
• 了解半导体级Si如何产生，Czochralski晶体生长，区域精炼，CVD和溅射。
• 其他先进材料的生产知识
• 了解可用于改善材料生产对环境和能源影响的方法。

主题:

材料的意义和简要的历史。基础地质、元素赋存、成矿现象与矿石。采矿和矿物加工(非常简单)。

可逆和不可逆转的变化，熵，吉布斯的自由能量，标准状态，化学潜力和活动。从热力学数据计算化学均衡。活动系数。发生反应的程度。Gibbs自由能量与温度，烯丙酯和优势图的变化。身体均衡。热力学的局限性。

均相反应和多相反应的区别。利率如何定义的。速率方程和如何确定。温度对速率的影响。通过扩散和对流进行的质量传输。反应传质和速率控制步骤。产物的几何形状和固相对反应速率的影响。工艺参数对反应器生产率的影响。

单元操作的分类。物质和焓平衡。化学计量学。以溶剂萃取为例进行分阶段操作。机组操作和熔炉的加热，总可用热量，关键工艺温度，加热成本，电加热。基本过程控制。作为过程模拟工具的Simulink®。

金属氧化物和硫化物来源与加工用替代化学物质的区别。烘焙和煅烧。还原反应，铁在高炉中直接还原，铸铁通过还原生产Si、Cr、Mn。炼钢。铜矿石的冶炼、转化。玻璃制造技术的发展。

浸出化学与工艺。嗯，还有普尔拜图。标准电极电位，半电池和电池电位。能斯特方程。电流在原电池和电解电池中流动。阳极和阴极。电池和腐蚀(简单地说)。镀锌、胶结反应和溶液净化。电解沉积和精炼。法拉第定律和电流效率。 Electrode kinetics. The Hall-Héroult cell.

简单的二进制相图和单向凝固。宏指令格。树突，构成过冷和微量测定。eutectics。铸锭铸造与连续铸造。滚动操作。直流铸造铝。

西门子过程。Czochralski晶体生长。区精炼。薄膜和厚膜技术。化学气相沉积和化学蒸汽渗透。MBE。等离子体溅射。

课程形式:

每周三个小时的课。

课程对满足专业部分的贡献:

本课程强调科学(热力学、动力学)和工程(过程工程)概念在材料生产和早期加工中的应用。学生通过完成作业学习独立作业;大多数节目都要求使用计算机。学生通过书面和报告的学期论文来发展他们的沟通技巧和学习在团队中发挥作用。本课程的现代材料工程工具是计算机。

本课程与本科学位课程目标的关系:

本课程适用于本系的高年级本科生，或本系与其他工程系(尤其是化学工程- MSE)联合主修的学生。

评估学生在课程目标方面的进步：

• 十个家庭作业集（20％）（将使用最高九分）
• 一次期中考试（25%）
• 团队项目，（25％）（包括陈述其他团队的反馈）
• 期末考试(30%)

一般的：

抄袭和学术不诚实不容忍。有关可接受练习的任何疑问，请查看或通过电子邮件发送讲师或GSI。请参阅或通过电子邮件向Doyle提供关于残疾人，宗教信仰，临时疾病或任何其他特殊情况。

编写本描述的人员:

Fiona Doyle教授

目录描述:

金属加工原理强调使用加工以建立赋予所需工程性能的微观结构。所讨论的技术包括凝固，热和机械加工，粉末加工，焊接和连接和表面处理。

课程先决条件：
工程45

必备知识和/或技能教科书和/或其他必需材料:

必填文本：J. Beddoes和M.J.Biddy，金属制造工艺原则，欧米尔，纽约（1999）（1999）（http://www.elsevier.com/wps/find/ bookdescription.cws _home / 676083 / description＃descriptions）

课程目标:
金属合金在工程应用中的持续效用，特别是在建设，运输和生物医学行业，激励了本课程的目标，为金属加工的原则和实践提供了基本和量化的理解。它准备练习专业人员的主管设计，执行和评估，用于凝固，热处理，成形，加工，表面处理和金属系统中的连接操作，从高纯度元素成分到复杂，多组分合金。

理想的课程结果:

• 了解炼钢和铝的生产中使用的主要制造工艺。
• 了解（铸造）钢铁之间的微观结构/微型化学差异。
• 了解铸造和变形金属合金产品之间的微观组织差异。
• 了解在凝固过程中控制气孔和收缩的程序。
• 了解定向凝固的原则和实践。
• 了解凝固产物的热处理引起的微观组织变化，包括对树枝晶偏析和微孔隙的影响。
• 了解热变形和冷变形的微观组织机制差异，以及各自的优缺点。
• 理解Holloman方程在描述和预测金属构件在变形过程中的塑性行为时的有效性和应用。
• 了解锻造、挤压、轧制和拉伸对金属合金部件的微观组织效应。
• 了解流体动力润滑和边界层润滑在成形过程中的区别和各自的用途。
• 了解粉末冶金加工的原理和实践。
• 了解金属零件加工过程中切屑控制的原理和实践。
• 了解渗碳、氮化、喷丸、激光硬化、阳极氧化和等离子体沉积在金属部件表面处理中的微观结构效应。
• 理解与金属连接的微观结构机制，包括热影响区域及其调解。
• 了解金属薄膜的微观结构发展由和离子注入方法产生。

主题:

材料在制造

• 初级制造业:炼钢和铝生产
• 二次制造业:砂型铸造、金属型铸造、连续铸造

• 凝固过程中的热流
• 凝固率;Chvorinov法则
• 凝固微观结构
• 平面、胞状、胞状、枝晶凝固
• 孔隙度和收缩
• 溶质分区
• Scheil方程
• 宪法的过冷
• 区域熔化，区域精炼，单晶
• 共晶、包晶的控制
• 夹杂物的控制

变形处理

• 真应变的定义及其在塑性定量分析中的应用
• 霍洛曼方程的起源和利用
• 冷工作与热门工作;应变率敏感性
• 微观组织对流动应力的影响
• 金属成形中的摩擦与润滑
• 平面应变条件下的锻造
• 挤压，平均流动应力模型
• 绘图操作，主应力
• 轧制操作，轧制几何，V冯卡门方程，轧制张力的使用，扭矩分析，热轧与冷轧
• 变形建模，滑移线分析，有限元方法，晶体各向异性的影响

• 粉末合成，等静压成型，键控，烧结，整理

• 焊接
• 钎焊
• 焊接;煤气，埃尔丁;弧形，摩擦搅拌方法

环保涂料

薄膜沉积方法，沉积，电镀，溅射，离子注入

课程形式:

每周三小时的讲座

课程对满足专业部分的贡献:

本课程强调微观结构发展的定量方面，变形过程中的真实应变，以及材料生产的时间/温度循环，为学生提供理解金属合金如何在广泛的工程应用中加工的背景知识。对于实践工程师，它介绍和合理化了可能用于实现性能目标的替代处理方法的显著细节。

本课程与本科学位课程目标的关系:

该占领技术选择满足了材料科学与工程本科课程中材料加工课程的要求。它还担任非专业的高级技术选修课。

评估学生在课程目标方面的进步：

• 家庭作业(25%)
• 期中考试(20%)
• 项目报告(25%)
• 最终检查（30％）

目录描述:

粉末制造通过研磨和化学方法，粉末流体悬浮液的流变行为，形成方法，干燥，烧结和晶粒生长。
工艺步骤与组织发展的关系。

课程先决条件：

E45要求，推荐MSE 103或等效。

必备知识和/或技能教科书和/或其他必需材料:

之前暴露于化学热力学，晶体结构，扩散和相变（特别是成核理论）的基本概念是有帮助的。诸如E45，E115，MSE 102和MSE 103或同等的课程提供有用的背景。但是，没有这个背景的学生已成功完成课程。

必填文本：没有一个

补充文本:提供与课程相关的所选副主论的背景的书籍在预留并在工程库中提供。

读者：工程图书馆提供三个系列的读者。这些读者包含来自技术文献和其他相关参考资料的文章汇编，这些资料突出并强化了课堂上的内容。

课程目标:

许多结构和功能性陶瓷材料由粒径低于1μm的粉末制成粒径，较小粉末越来越小于100nm。课程的总体目标是：1）制定对用于通过机械手段或化学合成制备这种细粉的过程的理解，2）将学生暴露给用于包装粉末的关键挑战和方法。表格紧凑，以及处理亚微米粉末的困难和策略，以及3）制定和讨论将细颗粒转化为有用的控制密度，控制微观结构陶瓷组分的各种方法。总之，提出了一种从粉末制造工程陶瓷中的关键单元过程。该课程与对金属粉末加工有兴趣的课程也相关。

理想的课程结果:

该课程旨在为学生提供综合介绍从粉末处理工程材料的步骤和过程。该课程应为学生提供对材料选择和处理条件决定的基本理解，这些决定会影响粉末加工材料的最终组织和性质。

课程的具体成果如下:

• 了解可用于生产细粒度粉末的方法，通过机械手段降低颗粒尺寸的经济性，以及与化学合成粉末相关的潜在危险。
• 介绍了产生陶瓷体的替代方法，如CVD和CVI，以及与这些方法相关的局限性和环境问题。
• 了解颗粒大小和粒径分布在通过成型操作形成高密度致密物中的作用。将这些考虑扩展到非球形粉末，以及在复合材料制造中不同大小和/或形状的粉末混合物。
• 熟悉从粉末中形成物体的各种加工方法。介绍湿成型和干成型方法，并认识添加剂在实现压坯中可重复和理想的颗粒排列方面的重要作用。
• 基本了解干燥和添加剂去除作为陶瓷烧制的前体的重要性。控制裂缝和翘曲的因素和有效处理后形成添加剂去除的策略。
• 更深入地了解烧结期间微观结构演化和收缩的驱动力的作用，以及致密化和粗化对发展的整体微观结构的相对速率的作用。
• 对热循环、粉末粒径、气氛、压力和添加剂如何影响致密化-粗化竞争的认识，并可用于沿着所需路径驱动微观结构演化。
• 一种将烧结陶瓷的微观结构特征与加工和材料选择的某些方面联系起来的能力，并排除故障以生产出具有所需微观结构特征的产品。

主题:

该课程分为四个分为1）对1）细粉的制造，2）细粉包装及其成形为所需形状的压块，3）“湿式”紧凑的干燥和去除从“干燥形成”压实和4）形成辅助件，4）粉末紧凑的微观结构转化为用于结构，生物医学或微电子应用的密集陶瓷，或用于过滤，感测或其他应用的多孔材料。所涵盖的主题列表。

• 粉体制造:美国、日本陶瓷工业概况结构及电子应用;近期和新兴市场;成型和制造选择:液-固、气相等;在互连单元工艺方面的粉末加工:粉末制造、包装成型、烧结;微观结构变化热力学;烧结的热力学和动力学方面:粒度的重要性;细颗粒热力学;烧结动力学:鲱鱼标度定律细粉的来源和制造:作为断裂过程的研磨/粉碎; empirical grinding laws, and physical basis: Kick’s law; observations on fine grinding; factors affecting grinding efficiency: flocculation vs dispersion; physical and chemical considerations in grinding: case studies; alternative approaches to fine powder fabrication; liquid-based size reduction methods: atomization methods; powder synthesis by building up processes; homogeneous and heterogeneous nucleation kinetics: review; powder fabrication via nucleation and growth; general considerations: interplay between nucleation and growth, competition from heterogeneous nucleation, the La Mer diagram, desirable powder characteristics; powder synthesis via vapor phase reactions: case studies; powder synthesis via vapor phase reactions: case studies – TiO2; laser driven gas reactions; vapor phase processing of ceramics: CVD, CVI; environmental issues; powder synthesis via liquid phase reactions: case studies – Al2O3, summary and comparison; solvent removal methods: spray drying, spray roasting, supercritical drying; a powder synthesis checklist; economic considerations.
• 包装成型:包装和烧成收缩;收缩控制策略;理想包装与实际系统包装:McGeary实验，多模态包装;连续粒度分布粉体的包装:对数正态分布;球和纤维的包装:模型实验(米莱夫斯基)和实践;制备纤维:稻壳SiC、聚合物前驱体、VLS法、激光基座生长法、CVR法;纤维性能如f(加工方法);纤维增强复合材料:限制广泛使用的纤维具体问题;混合过程:化学均匀性评估;混合的规模和强度:粒径的影响，促进不均匀性的因素; innovative processing methods: heterocoagulation; Forming methods; rheological behavior and relevance to processing, flow behavior of simple fluids; models of behavior for dilute suspensions: the Einstein model; complications and observations: effects of solvation and particle asymmetry, physisorption vs chemisorption, surfactants; models of behavior for more concentrated suspensions: the Guth and Simha model; introduction to colloid chemistry: surface charge, the double layer, repulsion-attraction, the isoelectric point, zeta potential, Stern layer and Stern potential, volume fraction and particle size effects; applications and observations: electrophoretic separation, case studies of electrostatic stabilization of suspensions; electrostatic vs steric stabilization of suspensions; non-Newtonian flow behavior: Bingham flow, shear thinning and shear thickening, effects of particle size and volume fraction of solids; slip casting, drain casting, solid casting overview; tape casting, rapid prototyping and desktop manufacturing, key issues and case studies; extrusion, role of processing aids, semidry and dry pressing, powder requirements, role of processing aids, case studies and recent research, “green” processing, a comparative summary of forming operations
• 干燥和成型助剂去除：干燥阶段：第一阶段、第二阶段、第三阶段；水的类型；清除机制；物理变化；流体流动与热流；干燥过程中的应力产生：压力/应力分布、翘曲、断裂、微观结构模型（Scherer）；第三阶段干燥和粒度影响：纳米颗粒；湿处理陶瓷的最佳干燥周期：滑铸、流延、溶剂/流体的影响；最近的创新：气凝胶的超临界干燥；预烧：去除加工助剂、粘合剂烧坏、去除加工助剂不完全的后果、聚合物前体的情况。
• 烧结:粗化-致密化竞争;质量流动的热力学基础，毛细效应，曲率，压力-曲率关系的推导;Gibbs-Thomson方程，粒径的影响，与其他驱动力的比较;气相烧结:由汽化引起的质量损失方程的推导，粒度的影响，蒸汽压力/温度的影响，对多组分系统的影响，DIGM(案例研究);扩展;孤立粒子间的质量交换:Greenwood分析、Lifshitz-Slyozov粗化分析、表面反应对扩散速率的限制粗化、粒径分布的影响;波纹表面平滑分析:颗粒烧结、平行质量流过程的马林斯划痕平滑分析及启示曲率对化学势和空位浓度的影响:表面体积质量流和气相输运曲率诱导颈部生长:气相输运颈部生长模型的建立平行质量流过程及其对粗化和致密化的影响 the densification mass source-mass sink pair, and models for mass flow: sintering maps; grain size-density trajectories: predicting grain size density trajectories from diffusion data; grain size-density trajectories: predicting grain size density trajectories from diffusion data; the stages of sintering: initial intermediate, and final, and complicating issues; pore-boundary interactions: grain boundary mobility, pore mobility, the Brook analysis ; strategies for controlling microstructural evolution during solid-state sintering of ceramics; other processing routes: liquid phase sintering of ceramics, driving force, mass transport, kinetics, advantages and disadvantages; other processing routes: hot pressing of ceramics, driving force, mass transport, kinetics, advantages and disadvantages

课程形式:

每周三个小时的课。

课程对满足专业部分的贡献:

理想情况下，我们的毕业生应该接触到用于制造各种材料的加工方法。本课程旨在提供粉末加工材料的背景知识。本课程强调粉末特性、成型方法和烧成条件对加工材料最终特性的联系。从技术文献中选择的广泛阅读集旨在帮助学生理解和欣赏这些相互关系，并更好地将课堂讨论的材料与实际加工研究联系起来。这鼓励了图书馆的研究，学期论文的要求也是如此。

本课程与本科学位课程目标的关系:

该课程旨在提供上部门工程学生对材料的粉末加工介绍，尤其是陶瓷。旨在涵盖涉及陶瓷粉末加工的主要单元流程，并熟悉学生在后期阶段的处理行为上的每个阶段进行的决策后果。该课程为技术文献提供了广泛的曝光，既有新老，加强对继续学习的需求。除了课程所需的阅读外，还需要学生作为写作术语的一部分，研究自选择的话题。此外，该课程提供了展示研究介绍的机会，从而开发口头呈现技能。该课程是旨在满足我们计划的加工课程要求的几个课程之一。

评估学生在课程目标方面的进步：

• 大约分发了八份学习指南，让学生自我评估课堂概念被理解的程度。
• 两个80分钟的中期考试。
• 术语论文与一页，在学期期间到期的三页轮廓，以及在研究演示文稿的风格中课堂上课。
• 期末考试。

编写本描述的人员:

Andreas M. Glaeser教授

目录描述:

综述半导体的电子结构和带结构;内在和外部半导体;半导体的运输特性;半导体器件及其应用;半导体中的缺陷;半导体表征技术：结构，电气和光学技术;散装半导体晶体生长：技术，缺陷和性质;薄膜生长：化学和物理蒸气过程;异丙糊糊和缺陷;基板和基板工程; device fabrication fundamentals: diffusion, ion implantation, metallization; lithography and etching. Recent advances in semiconductor nanostructures research will also be introduced.

课程先决条件：

工程、物理、化学或化学工程专业本科以上学历;E45或同等要求。MSE 111或物理7C优先。

教材和/或其他所需材料:

• S. Mahajan和K.S. Harsha，半导体生长和加工原理
• S.K.Ghandhi，VLSI制造原则，SI和GaAs，第2版（Wiley 1994）。

其他主要参考资料:

• 半导体加工:J.W. Mayer, S.S. Lau, Si和GaAs集成电路的电子材料科学(Macmillan 1990)。
• s.a Campbell，微电子制造科学与工程，(牛津大学出版社，1996)。
• 志村，《半导体硅晶体技术》(学术出版社1989)。
• R.C.Jaeger，微电子制造简介（Addison-Wesley 1988）。
• D. Colliver, Compound Semiconductor Technology, Artech House 1976)。
• 星SZE，VLSI技术，第二次。（McGraw Hill 1988），半导体器械物理：S.M.SZE，半导体器件的物理学，第2 ED。（J. Wiley 1981）
• A.S.格罗夫，半导体器件的物理和技术(J. Wiley 1967)。

对单个章节的具体引用在课堂上和手中提供
所有参考书均存放在工程图书馆。

课程目标:

• 介绍电子和光学器件的工作原理，半导体加工原理。
• 提出了半导体加工中的相关材料科学问题。
• 准备学生a)半导体加工设备的工作和b)与半导体加工和材料科学主题相关的研究生学习。

结果:

成功的学生会学到:

• 了解半导体中带隙的概念，区分直接带隙半导体和间接带隙半导体，并将带隙与光吸收和发射波长联系起来。
• 了解半导体的自由电子和空穴掺杂，以确定FERMI水平位置并计算可变温度下的自由载体浓度。
• 了解P-N结的形成，解释二极管操作并绘制其I-V特性。
• 基本上了解半导体纳米结构中的量子限制解释并计算尺寸减小的带隙偏移。
• 了解太阳能电池，led，激光器和fet的工作机制，从而可以绘制带图来解释它们的I-V特性和功能。
• 能够描述体块、薄膜和纳米结构半导体的主要生长技术。
• 了解半导体缺陷的效果，使其可以描述其电子和光学行为，以及在半导体中消除和控制它们的方法。
• 半导体加工中掺杂、净化、氧化、吸收、扩散、注入、金属化、光刻和蚀刻的基本知识。
• 了解霍尔效应、输运和C-V测量的机理，以便在原始实验数据下计算载流子浓度、迁移率和电导率。
• X射线衍射，SEM和TEM，EDX，螺旋钻，STM和AFM的基本知识，它们如何工作以及它们提供的示例信息。
• 光致发光、吸收和拉曼散射的基本知识，可以描述它们的机理，绘制它们的光谱。
• 卢瑟福背散射和西姆斯的基本知识，他们如何工作，何时需要。

主题:

半导体物理概论，晶体键合，固体能带结构，半导体内在和外在的半导体，半导体中的载流子输运和复合，半导体纳米结构的性质，半导体结，太阳能电池，led，激光，双极晶体管，fet，半导体缺陷，结构，分析、电学和光学表征、体晶体生长、位错、熔体掺杂、Si中的微缺陷、薄膜生长基础、LPE、VPE、OMVPE (MOCVD)、MBE、纳米结构生长、异质外延、SOI、应变Si、氧化和吸收Si、扩散、离子注入、金属化光刻和蚀刻

课程形式:

每周有三个小时的讲座和一个小时的讨论

课程对满足专业部分的贡献:

该课程提供了对半导体处理技术和与半导体处理和器件故障相关的材料问题的彻底理解。来自不同部门的许多学生在过去采取了课程，继续前往半导体行业的职位，并回报了课程为他们提供了良好的背景。

本课程与本科学位课程目标的关系:

本课程是我们MSE本科教育电子材料重点的核心课程

评估学生在课程目标方面的进步：

学生准备5套作业和一篇术语文件;他们必须通过一个中期考试和最后一次考试。

薄膜及其技术应用的沉积，处理和表征。物理和化学气相沉积方法。薄膜成核和生长。热和离子加工。外延，多晶和非晶膜中的微观结构发育。薄膜表征技术。在信息存储，集成电路和光电器件中的应用。实验室示威。（SP）

先决条件

工程、物理、化学和化学工程专业的高年级或研究生学历;工程所需45;111或物理141A推荐。

课程格式

每周三个小时的课。

目录描述:

三个单位。每周有两个小时的课和三个小时的实验。本课程为即将完成材料科学与工程课程的学生提供了最终体验。从半导体材料的研究到腐蚀科学的各个领域都进行了实验室实验，并阐明了结构、加工、性能和性能之间的关系。综述了工程设计中材料选择的原则。

课程先决条件：

材料科学与工程专业高年级学生或经导师同意。

必备知识和/或技能教科书和/或其他必需材料:

• M.F. Ashby，《机械设计中的材料选择》，第三版。
• 阅读指导老师指定的材料。

课程目标:

课程的目标是:

• 通过实验室实验，为学生提供材料科学的实践经验，探索材料的特性以及加工和性能之间的相互作用。
• 提供技术/科学信息的搜索，检索和分析中的学生实践经验
• 提供学生获取、分析和报告实验结果的实践经验
• 指导学生在学生主导的项目中选择材料的方法。

理想的课程结果:

成功完成课程后，学生将能够:

• 使用研究设备(显微镜、示波器等)进行材料分析和数据采集。
• 设计并进行测试材料性能的实验。
• 运用数学、科学、工程的概念分析实验数据。
• 独立工作并在团队中运作。
• 发展沟通技巧(口头，图片和书面)。
• 应用材料选择方法来工程问题。
• 确定与工程系统成功设计相关的关键材料特性，包括配方的合适材料指数。
• 定位或估计与成功设计分析相关的材料数据和信息。
• 描述材料选择和设计的经济，社会，环境和/或政治因素。

主题:

为了达到规定的结果，课程材料将从下列主题的组合中提取。如有需要，还可以添加其他主题。

讲师：克里斯汀·佩尔松教授

课程描述：在许多(如果不是全部)技术中，发挥关键作用的是材料。本课程考察潜在的可持续技术，以及使之成为可能的材料特性。在个案研究中审查和考虑选定能源技术的科学基础。

先决条件:材料科学与工程或相关专业大专及以上学历。原材料科学与工程

课程格式每周三个小时的讲座和一个小时的讨论。

目录描述:

本课程介绍了理解纳米尺度材料的行为所需的基本原理，以及应用于从信息技术到生物技术的不同类别的纳米材料。主题包括:介绍不同类别的纳米材料，包括无机和有机成分;纳米材料的合成，包括化学和物理蒸汽传输、溶液化学和纳米制造方法;纳米材料的表征，包括x射线技术、扫描探针显微镜和电子显微镜;以及纳米材料的电子、磁性、光学和力学性能。在整个课程中，我们讨论了控制纳米材料特性的尺寸效应的起源，以及在现代和未来的纳米材料工程应用中必须面临的挑战(包括环境、健康和伦理问题)。

课程先决条件：

物理7C，和（E5或E45）所需，MSE 102或等同的推荐。

教材和/或其他所需材料:

这门课没有教科书。所有阅读材料将发布到课堂网站(bSpace)下载。

课程目标:

本课程涵盖了近年来鉴于各种技术应用的不同类别的纳米材料。为了了解这些纳米材料的行为，介绍和开发了纳米材料现象和基本物理法律的局限性，并开发。特别地，将呈现在纳米长度级展示尺寸效应（包括电子，磁，光子和机械）的性质，使得可以更好地理解纳米材料与现代技术的增加。该课程还将涵盖社会中纳米材料的环境，健康和伦理含义。

结果:

纳米科学和纳米技术需要考虑的纳米材料的结构-性质关系和概念，不适用于更大的长度尺度。一种批判性评估纳米技术设备前景的能力。

课程形式:

每周三小时的讲座

课程对满足专业部分的贡献:

学生学习构成纳米材料行为基础的基本科学原理及其电子、磁性、光学和机械特性。这些概念将为他们提供工程实践的技能，特别是那些与材料选择和工程分析相关的技能。还将讨论与纳米技术有关的环境、健康和伦理问题。

本课程与本科学位课程目标的关系:

本课程是材料科学与工程专业纳米科学与纳米技术的基础课程。它也是工程和科学专业三、四年级的技术选修课。

评估学生在课程目标方面的进步：

将进行两次课堂开卷期中考(各15%)和一次开卷期末考(25%)。习题将占成绩的25%，最后的小组专题将占20%。

讲师：职员

课程描述：将讨论基本化学原理在材料发现、设计和表征方面的应用。涵盖的主题将包括无机固体、纳米级材料、聚合物和生物材料，特别关注原子级相互作用决定物质本体性质的方式。也被列为化学C150。

先决条件:推荐使用化学104B。

课程形式:每周三个小时的课。

讲师：教授菲利普·梅瑟史密斯对比

课程描述：纳米医学是一个新兴的领域，涉及使用纳米级材料用于治疗和诊断目的。纳米医学是一个高度跨学科的领域，涉及化学、材料科学、生物学和医学，并有潜力对未来的医疗保健产生重大影响。这门高级课程是为有兴趣了解纳米医学的当前发展和未来趋势的学生设计的。本课程的总体目标是介绍纳米医学的主要方面，包括合适的纳米材料的选择、设计和测试，以及治疗和诊断功效的关键决定因素。本课程将讨论有机、无机和杂化纳米材料。

先决条件:MAT SCI 45或导师同意。

课程形式:每周三个小时的课。

课程先决条件：

要求化学1A或e5，推荐MSE 103。

目录描述:

学生如修毕令人满意的高级课程，且平均成绩达3.3分或以上，可在教职员的指导下进行原创研究。材料科学与工程专业或双学位专业的技术选修课最多可以使用3个H194单元(不像198或199，不满足技术选修课的要求)。最终报告。

先决条件：3.3及以上专业GPA，并经导师同意。

课程形式:变量。

目录描述:

材料科学与工程专题小组研究。与适当的教师协商，为进一步研究潜在概念和相关文献选择主题。

先决条件：

优异的成绩和良好的学术成绩(平均2.0学分或以上)。

课程形式:每周一小时的讲座。

目录描述:

监督独立研究。注册限制适用;查看目录的课程和课程介绍。

先决条件：导师及主要导师之同意。

课程形式:个人的会议。每学期最多可修四个单元。